Nanogenerátory mohou urychlit hojení

Bioinženýr Zong-Hong Lin z National Tsing Hua University na Tchaj-wanu považuje piezoelektrické a triboelektrické nanogenerátory za perspektivní léčebné pomůcky při hojení poraněných tkání, které si může pacient aplikovat sám díky jejich nízké hmotnosti, pružnosti, přilnavosti a biokompatibilitě. Tyto drobné aparáty, které při pohybu generují energii, by mohly zrychlit proces hojení ran a regeneraci tkáně.

Skupina vědců z Tchaj-wanu představila nejnovější poznatky a potenciální aplikace technologie hojení v časopisu STAM − Science and Technology of Advanced Materials [1].

Přirozený proces hojení zahrnuje komplexní interakci mezi ionty, buňkami, cévami a imunitním systémem, kdy se všechny prvky tohoto procesu aktivují sekvencí molekulárních akcí. Neoddělitelnou součástí tohoto procesu je generování slabého elektrického pole poškozenou epitelovou tkání. Elektrické pole vzniká jako výsledek gradientu iontů v místě poranění, který hraje důležitou roli ve směrování migrace buněk a podporuje formování cév v dané oblasti.

Už v druhé polovině dvacátého století vědci zjistili, že se hojení ran může zlepšit stimulací tkáně elektrickým polem. Současný výzkum je zaměřen na vyvinutí malých levných náplastí, které nejsou zatížené vnějším elektrickým zařízením. Proto se výzkum zaměřil na piezoelektrické materiály, které obsahují přírodní materiály, jako jsou krystaly, hedvábí, dřevo, kosti, vlasy nebo guma, stejně jako na syntetické materiály ve formě analogií křemene, keramiky a polymerů. Když jsou tyto materiály vystaveny mechanickému namáhání, generují elektrický proud. Nanogenerátory vyvinuté s použitím syntetických materiálů dávají zatím nejlepší výsledky.

Některé vědecké týmy zkoumají možné využití piezoelektrických nanogenerátorů (PENG), které používají nanotyčinky z oxidu zinku, uložených v prostředí polydimethylsiloxanu pro zrychlení procesu hojení tkáně. Oxid zinku je jak piezoelektrický, tak biokompatibilní. Jiní vědci zkouší nanogenerátory vyrobené z polyuretanu a polyvinyldenfluoridu (PVDF) kvůli jejich výborným piezoelektrickým vlastnostem, chemické stálosti, snadné výrobě a biokompatibilitě. Tyto a další piezoelektrické nanogenerátory naznačují v laboratořích slibné výsledky.

Jiný typ součástky, triboelektrický nanogenerátor (TENG), generuje elektrickou energii při vzájemném kontaktu dvou materiálů. Vědci experimentovali s TENG generátory, které produkují energii z pohybu při dýchání. Navíc zkusili aplikovat pomocí TENG náplastí antibiotika k léčbě lokálních infekcí.

Před aplikací těchto poznatků do klinické praxe však stále ještě zbývá dořešit několik věcí − možnost přizpůsobení rozměrů podle velikosti poraněné tkáně, vyřešit bezpečné a dostatečně pevné uchycení na pokožku nebo zabránit jejich poškození tělními tekutinami.

Tento příspěvek byl publikován v časopisu STAM (Science and Technology of Advanced Materials) [2].

Odkazy:

[1] www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/14686996.2021.2015249

[2] https://www.tandfonline.com/journals/tsta20